〈工業技術與資訊〉分散式能源崛起 -
透過「虛擬電廠」整合再生能源、儲能設備、備援電力等分散式能源，已成為能源管理新顯學（09/26/2021 鉅亨網新聞）

逐年攀升的尖峰負載，讓臺灣的能源使用規劃，成為各方焦點。跳脫興建更多電廠的思維，透過「虛擬電廠」，整合再生能源、儲能設備、備援電力等分散式能源，已成為能源管理新顯學。隨著再生能源占比逐步升高，為了解決供電間歇性的問題，能長時間儲存電力的「液流電池」也備受關注。

數 10 年來，臺灣傳統電力供應以大型電廠為主，想要解決尖峰用電問題，除了蓋電廠外，是否還有更省成本、更有效率的解方？

攤開臺灣的用電分布，若以 1 年 8,760 小時來看，臺灣每年用電最多的 200 個小時，對於電力系統產生的額外需求大約為 2GW，相當於年度用電尖峰的 5%，且大多集中在夏季。工研院綠能與環境研究所組長梁佩芳認為，若要持續蓋電廠，得先思考 2 個問題：一是電廠投資大、建廠時間久，還會面臨環保抗爭行動；二是只為了每年 200 小時的尖峰需求興建新電廠，似乎也不太符合投資效益。

其實除了大型電廠之外，民間也暗藏不少中小型的電力資源，像是散落在企業、工廠、住家裡的太陽能、風力、儲能設備、備援發電機、UPS 系統和電動車等。隨著供電挑戰愈來愈大，未來必須要更加靈活善用這些電力資源。「虛擬電廠」概念應運而生，「就是將分散式的中小型資源聚合起來，變成可靠的電力供應來源，就像一個可受控制的電廠。」

用戶代理人扮演關鍵角色

當傳統以大型機組為主的集中式電力系統，走向分散式電力系統後，原先單純做為電力的消費者，同時也轉為電力供給的產銷者。正因為聚集了各種不同類型的用戶參與，虛擬電廠有著更大的調度彈性，能在短時間內提供尖峰負載電力，也能為電力公司提供輔助服務。

相比過去台電控制大電廠，只要一個指令；當眾多小資源集結時，該如何有效管理就成了關鍵。這造就一個角色興起，也就是所謂的「聚合者」或「用戶代理人」（Aggregator），「他必須聚合用戶資源，就像一個統一窗口，去台電或電力市場報價，未來代理人會是新的商機。」

「虛擬電廠有很多不同機制，有些可以做出一桌菜，有些就是很專業的一道菜，不同公司的營運策略都不一樣。」梁佩芳表示，目前虛擬電廠在國際已有不少成功案例，以全球知名的德國公司 Next Kraftwerke 來說，旗下聚合超過 1 萬個用戶，裝置容量達 8GW 以上，並依據用戶特性，設計不同方案，有些投入電力交易市場，有些則投入輔助服務市場；特斯拉（Tesla）也在加州聚集旗下家用儲能設備 Powerwall 的用戶，向電力公司提供電網服務，當加州電力不夠時，便控制電池放電。

滿足五大條件 虛擬電廠商機可期

梁佩芳認為，虛擬電廠必須具備 5 項條件才能發揮其優勢。第一是 ICT 的基礎建設，為了讓代理人清楚掌握每個參與者的狀況，需要導入智慧電表等 ICT 應用，才能即時掌握數據。

第二是預測。代理人需了解電力系統狀況，進行負載預測，事先讓參與者知道未來幾天的用電趨勢，讓用戶有心理準備，提高用戶的參與意願，不至於突然收到斷線通知，措手不及。

第三是打造客製化方案。因應不同參與者的特性，客製化電力的供應狀態，而非所有人一體適用的規則，甚至是調整用戶的生產行為。比如台電大多在下午 1 點到 3 點的尖峰時間，要求降低用電，或許就能和工廠討論改變生產排程。

第四是對市場的了解。代理人需對市場敏銳，針對用戶屬性，細分成不同群體，參與市場上的不同計畫。台電現已要求，未來代理人參與電力市場，必須取得「合格排程者」（Qualified Scheduling Entity；QSE）的資格，代表代理人對市場有基本了解。

第五是決策技術。如何安排出最妥適的方法，讓參與者的成本降低，在電力市場獲得比較高的回報；同時也要有預先準備，當執行期間發生意外的話，如何啟動緊急機制，這些都需要依賴精密的排程決策。

雖然目前臺灣的虛擬電廠概念在仍在起步階段，代理人角色也仍舊偏少，但可以預期，台電的電力交易平台正式上線後，「臺灣的市場就會打開，未來參與電力市場服務會比以前更加自由、開放，只要聚合資源就能去交易，許多業者都在準備，商機可期。」

四大優勢 液流電池成儲能新星

在分散式能源系統中，再生能源和儲能設備不僅是其中的重要一環，兩者也有高度相關。隨著再生能源的占比逐漸增加，面對「看天吃飯」的間歇特性，更需要長時間的儲能設備，才能 24 小時供應綠電，而安全性更高、儲能時間又長的「液流電池」開始受到關注。

工研院綠能所組長張文昇指出，液流電池顧名思義「就是電池裡有液體流動」。液流電池包含 2 個大型的電解液桶槽，內含可儲存電力的活性物質，將電解液以管線輸送到中央元件，稱其為「電堆」。當需要充放電時，便透過泵浦將液體輸送至電堆，產生電子轉移，以此進行放電或儲電。根據電池種類不同，液流電池可使用多種不同金屬元素組成，目前最成熟的便是採用釩離子的液流電池系統。

比起傳統鋰電池，液流電池具備更多優勢。第一是安全，挑選電池首重安全考量，用水溶液安全性高，無爆炸跟自燃風險。第二是設計更有彈性，由於能量是儲存在液體裡，桶槽愈大，能提供的能量就愈多，根據不同應用情境，只要增加桶槽與電解液，儲存的能量與時間就能更多、更久。

第三是使用壽命長，深度充放電循環可超過 2 萬次，至少用 20 年沒問題，平均儲能成本攤提下來，在長時間儲存上比鋰電池更划算。第四活性物質在液體裡容易回收，即使電池長期使用後，裡頭的有價金屬也不耗損。

「液流電池屬於長跑型的選手，潛力上就是適合做連續長時間的放電和儲存，」張文昇說。這也是為什麼液流電池特別適合作為長時間儲能用途，面對間歇性的再生能源，可將綠電安全、穩定的儲存起來，扮演重要的調節角色。

由於能量是儲存在液體裡，桶槽愈大，能提供的能量就愈多，根據不同應用情境，只要增加桶槽與電解液，儲存的能量與時間就能更多、更久。

打造電堆 2 倍功率 創國際領先水準

早在 2008 年，工研院便意識到儲能會是未來電力系統的要角，率先進行小型的前瞻計畫，評估各種不同的儲能方法。直到 2017 年正式投入，在沙崙綠能科技示範場域打造液流電池系統。

張文昇指出，液流電池有幾個研發關鍵。第一也是最重要的，便是位於中央位置的電堆，「電池所有的功率跟充放電效率，都在那裡決定。」第二是電解液性質，由於活性物質儲存在液體裡，就像泡咖啡，水加太少，底部就會有很多顆粒沉澱，若能在相同體積中，溶解更多活性物質，就能儲存更多能量。第三是系統整合介面，如何讓液體流動的最好、耗電最低，牽涉到系統設計問題。

工研院在電堆上花最多心思，除了在結構設計面讓能源效率最大化，材料也經過最適化調整，比起市面上相同體積的電堆，工研院可輸出 2 倍以上的功率，居於國際領先水準。

應用範圍廣 積極導入產業

目前工研院已在沙崙打造一套 200 度電的儲能系統，近似於 2 萬顆手機電池的容量。未來沙崙場域希望可以達到電力自給自足達 50% 的程度，儲能系統能調節尖峰負載，也能支援夜間用電，甚至在停電時做為緊急備援電力。

工研院也將此套系統投入產業使用。工研院綠能所總監楊昌中指出，2019 年，工研院和中油攜手打造首座多元電力供應及儲能系統的智慧加油站「臺南前鋒路示範站」。因應未來的電車趨勢，中油率先啟動轉型，著手布建百分百使用再生能源的全綠能站體，提供加油站本身與電動機車充換電需求，其中的儲能系統便是採用安全性更高的釩液流電池。

今年 1 月，政府也通過「一定契約容量以上之電力用戶應設置再生能源發電設備管理辦法」，俗稱「用電大戶」條款，規範契約容量 5,000kW 以上的用戶，必須在 5 年內設置契約容量 10% 的再生能源，而液流電池也很適合推展至工業區和住商大樓。

除了國內的產業化進度外，目前也有國際電池材料公司，委託工研院進行測試工作，顯示技術已被國際認可。工研院也積極將技術技轉給臺灣電池和儲能業者，「透過扶植臺灣有潛力的廠商，讓此技術做到電堆百分之百 MIT，」楊昌中說。在分散式能源和再生能源的發展下，工研院持續以扎實技術力，協助臺灣迎接能源新時代。

完整內容請見：
https://news.cnyes.com/news/id/4729870

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我們需要的是更多電還是電網輔助服務？（05/26/2021 陽光部落格Sunnyblog）

2021.5.14興達發電機組匯流排故障，依照台電公佈的備轉容量，應該足以因應這次事故的震盪，然而結果是目前台電現有發電能量其實無法應對波動，導致C、D組用電戶需要輪流限電數小時以等待發電機組重新升載。時間拉到這幾天，根據台電的發電廠即時資訊，在日正當中、氣溫最高的時刻，所有的發電廠，包含設置目的為輔助啟動、而非發電的的輕油發電機組，幾乎都是滿載運作中，才能維持6%以上的備轉容量率。

就以上狀況而言，台灣的確缺電。

更多的再生能源併網是趨勢，面對已投入的巨大資源評估、開發、建置的發電項目，及目前國際對於再生能源、減碳的要求，我們不可避免地會持續提升目前的再生能源配比與併網量；新型態能源的加入也有分散風險、降低負載壓力的優點，如近年來太陽能的併網緩解了過去在中午必須大量升載的壓力，讓現在用電尖峰從中午轉為清晨與黃昏，形成鴨子曲線。

既然轉型趨勢明確，也必然發生，在應對上，我們究竟出了什麼問題？

1. 發電量與用電量成長不同步

依照經濟成長率預測未來用電需求，每年用電量都會上升1~2%，增加發電量是必然的。然而，政府在能源開發上重點放在再生能源的風能與太陽能，皆有因為爭議導致開發卡關，因此發電量並無達到預期水準；除此之外，再生能源大量併網會增加台電調度的壓力，彈性調度能力不可或缺，但不僅燃氣電廠因溝通不良卡關、缺水導致抽蓄發電更為短缺、電網輔助服務措施尚未成長完備，目前彈性調度能力尚待成長。

要解決電源開發的問題，隨著經濟部的再生能源躉購政策逐漸降低收購價格準備退場，需要有更自由的電力交易市場，才能由市場交易機制支撐起價格，保持再生能源的開發誘因。目前太陽能建置上，沒有環境爭議的屋頂型電廠有90%，為無法自由交易的第三型發電設備，雖然能源局有對此做出解決方案，但對於廠商來說摩擦依舊太大、無法有立即性的幫助；在風能建置上，要將數百千瓦裝置容量的風場導入自由交易機制，也不是簡單的事，許多開發商持觀望態度，讓風機建置進度緩慢。

2. 彈性調度多元電力來源的方法

在彈性調度的能力提升上，燃氣機組牽涉到環境保育、地方政商及溝通不良等議題；氣候變遷影響之下，不只是近期水情嚴峻、未來也更容易因為極端氣候而缺水：

過去一直作為重要調配資源的抽蓄水力發電，也已經被逼到了臨界點。

就即時的電力調度而言，水力為目前最快反應的電力來源，在幾分鐘內便能達到滿發

第二常用的燃氣發電則需要2小時才能達到滿發

電網輔助服務措施是一條新的方向

電網輔助服務可以細分四種：

快速反應備轉
調頻備轉
即時備轉
補充被轉

依照電網不同情境，用各種措施反應用電調配需求。

2020年，台電已開始快速反應備轉、調頻備轉的招標，在今年七月，也即將試行電網「輔助服務與需量反應措施平台」，讓更多的容量型儲能機組、需量反應措施可以參與電網需量反應。作為輔助服務，這幾項調整的速度都要比傳統機組來得快：

反應最快－快速反應備轉服務：必須在一秒之內即時反應

反應最慢－補充備轉：至少需在30分鐘內動作。

輔助服務是一個急需發展的未來重要資源，但是目前僅有15MW的儲能調頻備轉(Automatic Frequency Control, AFC)初登板輔助服務市場，建置量還有很大的成長空間，如果成功如期建置，513、517發生的事故，都可以用採用這種方式因應策略。

除此之外，這種非傳統、不以發電方式來增加電網彈性的措施，台電業務處也有推出「需量反應負載管理措施」，目標是降低用電戶在尖峰時刻的用電，來達成轉移尖峰時刻發電壓力目的。台電業務處會先跟用電戶簽訂特殊的電價契約，用以價制量的方式，將用電負載轉化為可調度的電網資源，成為整體電網規劃的一部分，突破傳統上供電必須滿足用電需求的單向運作，提高能源使用的效率。而這些參與的用電戶，透過將尖峰時間的用電需求量轉移到離峰時段，也可以得到較為優惠的電價，達成雙贏的局面。

而輔助服務內容也可以再進一步擴大。目前需量反應措施只有契約容量100kW以上的大戶會跟台電合作在尖峰時降載，然而大戶們的電力多作為工業生產所用，降低用電等於停止生產，因此參與者不多。若能開放低壓商辦、住宅用戶參與，由於低壓用戶本身彈性較大，總體來說可以讓電網運作更有彈性。舉例來說，歐洲有能源新創公司提出的輔助服務內容為調配住宅的暖氣，在備轉緊繃的時候，關閉部分用不到的暖房設施，以達到降載的目標。雖然在國外已有諸多案例，以台灣目前的狀況而言，要聚合大量低壓用戶，還需要更彈性的電網規則與商業模式參與，才有可能發揮效用。

長遠來說，未來隨著極端天氣事件發生頻率的增加，傳統機組因高溫而故障或必需顯著降低電力輸出的機率也會提升，很可能使得電網在調配上需要面對更嚴峻的問題。同時，太陽能剛好在夏季白天最高溫的時候，有較多的發電量，其實也是在減少這些無預警突發狀況發生的機率。

越彈性、多元、分散的電網供需，可以讓風險降到最低，讓更多人了解這些問題有助於產業跟大眾之間的理解。期待台灣電往未來的發展，希望能讓所有人都能更簡單地參與能源電力產業，並在其中找到價值。

完整內容請見：
https://blog.sunnyfounder.com/2021/05/26/我們需要的是更多電還是電網輔助服務？

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【極端氣候下的電力調度困境　台電需積極面對】
昨晚的停電與513停電不同，513是電網故障導致電送不出去，但昨晚停電確實是因為夜晚電力供應不足。但，這個缺電現象並不是因為既有電廠不夠，而是因為歲修規劃不良，導致有些電廠此刻還在歲修，不能供電；再加上興達與核三廠各有一部老舊機組故障，一下子損失太多供電能力，才造成夜尖峰缺電。

在全國抗疫時刻，又遭遇氣候挑戰，對台灣是個嚴峻的考驗。對此，行政院蘇院長應負起責任，檢視國家整體能源政策與經濟發展，更細緻地面對不同階段的電力供需挑戰，確保社會的用電安全。
　
⚡夜尖峰是電力新挑戰

近日因天氣熱、疫情影響，使用電尖峰提早在五月報到，昨天白天用電已創五月新高。所幸太陽光電發揮作用，使白天供電無虞，仍可達到10%以上的備轉容量。

但傍晚太陽下山後，少掉光電的7%電力，夜間備轉只剩下3%，再加上台電安排歲修不當，導致昨日用電高峰仍有6部機組還在歲修，自然不足以因應興達與核三廠各一部機組故障所產生的供電缺口。

這代表台電的電力調度規劃，不能再只考慮日尖峰，必須針對夜尖峰提出更充裕的準備。過去已有很多專家學者與民間團體提出這方面的倡議，這次已經不容台電再消極以對。
　
⚡老舊機組需汰舊換新

昨天故障的興達燃煤一號機與核三廠一號機，都是使用快40年的老舊機組，故障率高，一旦出問題就讓台灣供電能力大幅下降，顯見台灣老舊機組亟需汰舊換新。

隨著老舊的燃煤與核電機組陸續除役，行政院應設法使新電源開發計畫如期接上，才能提供充足電力。地方政府也應配合全國電力規劃，如台中市政府勿再阻擋中火燃氣機組興建，勿當能源轉型的拖油瓶。
　
⚡夜間用電需求需應對

過去幾年台灣的住商、工業用電一直在成長，今年因為特別炎熱，再加上疫情的衝擊與經濟成長、節能力道不足，讓五月用電量不斷攀升。台灣的建築物多是非常吸熱的水泥建築，在天氣炎熱的時候，即使到了夜晚，空調用電需求還是一直增加，再加上許多產業擴建與新設，使得晚上都還有近3500萬瓩的電力需求，成為電力系統的負擔。

面對極端氣候的常態化，除了台電應通盤考量，加強電網的安全與韌性；面對能源轉型過渡期的夜間電力緊繃狀況，社會各界也需要像對抗疫情一樣提高警覺，通力合作、力行節能。
　
⚡地球公民呼籲

🔷台電應改變目前備轉燈號顯示方式，提出不同時段在供電吃緊時的節電建議，引導民眾關閉不必要的耗電，降低降載、停限電的風險。

🔷台電應儘速調整目前的機組歲修排程，提早在五月用電高峰前完成，並應深度檢討極端氣候下的電力調度規劃。

🔷為了因應老舊電廠故障與除役，行政院需確保新電源計畫如期完成，提升可彈性調度的備載電力，包括燃氣、儲能、生質能，並加速地熱與海洋能的研發。

🔷必須再增加需量反應契約量，並結合AMI擴大實施對象，讓更多企業與家戶參與計畫性節電。

🔷行政院應提出更可靠的節電政策，包含電價合理化、加強建築通風隔熱、鼓勵汰換耗能電器等，抑制工業、住商部門用電高峰，邁向深度節電。
　
⚡核電can't help

此外，現況下增加核電無法解決任何供電問題：
🔶核四廠就算重啟也還要花7+N年、再多投入800億，才能運轉一部機組，且電力貢獻也只有3%，無法解決當前的電力問題。

🔶核一廠已經除役，核二、核三都已經超過延役期限，是故障率高的老舊機組，只會拖累電力調度。

🔶核二廠的用過燃料池已經爆滿，核廢料問題無法解決的現況下，沒有任何條件再繼續使用核電。

籲請有心人勿再藉機炒作重啟核四或核電延役，不要再散佈不實資訊，企圖讓台灣走回擁抱傳統核煤的錯誤道路。